Microsc. Microanal. Microstruct. 3, 201-212 (1992)
DOI: 10.1051/mmm:0199200302-3020100

EXELFS as a structural tool for studies of low Z-elements

Virginie Serin, Gerald Zanchi et Jean Sévely

CEMES-LOE, BP 4347, 31055 Toulouse Cedex, France

Abstract
By using high and medium voltage microscopes we have been able to obtain EELS spectra showing EXELFS modulations above the K edge of low atomic number Z ≤ 16, elements. These modulations supply important structural information about the local atomic environment of the absorbing atoms. After recapitulating the physical foundations of EXELFS and the ways of analysing the spectra, we discuss the main steps of the experimental technique, as developed for the medium voltage transmission electron microscope. The potential of the technique is studied for four types of specimen : graphite, hexagonal boron nitride, carbon made amorphous and cubic silicon carbide. They have been chosen to illustrate the accuracy of the method, its potential for the determination of short-range order of crystallized and non-crystallized materials and to emphasize the influence of plural scattering effects on the RDF determination.

Résumé
Des études de pertes d'énergie d'électrons effectuées en microscopie électronique à moyenne et haute tension nous ont permis de mettre en évidence les modulations EXELFS sur les distributions associées aux excitations du niveau atomique K des éléments de faibles numéros atomiques (Z ≤ 16). Ces modulations constituent une source d'information importante sur l'ordre atomique local dans les matériaux légers. Après un rappel des bases physiques et des principes de traitement du signal EXELFS, nous discutons les aspects essentiels de la technique expérimentale dans son application en microscopie électronique à transmission à moyenne tension. Les possibilités de la technique sont étudiées à travers trois types de résultats obtenus à partir d'échantillons de graphite, de nitrure de bore hexagonal, de carbone amorphe et de carbure de silicium cubique. Ces exemples ont été choisis de manière à discuter la précision de la technique, les possibilités de détermination de l'ordre à courte distance dans la matière cristalline et amorphe et à faire apparaître, en particulier, l'influence des effets de diffusion multiple dans les échantillons.

PACS
0781 - Electron and ion spectrometers.
7870D - X-ray absorption spectra.
7890 - Other topics in optical properties, condensed matter spectroscopy and other interactions of particles and radiation with condensed matter.

Key words
EXELFS -- Electron energy loss spectra -- Signal analysis -- Fine structure -- Radial distribution function -- Crystal structure -- Graphite -- Boron nitrides -- C -- BN -- B N


© EDP Sciences 1992